1. ラプラス変換 ふつう
F(s) = (4s + 36)/(s² + 4s + 20) の f(t) を平方完成によって求め、f(0.2) を計算せよ。
F(s) = (4s + 36)/(s² + 4s + 20) t = 0.2 s
f(0.2) =
2. ラプラス変換 むずかしい
t (s) y(t) t = 0.2 y(0.2) = ? ある系が y″ + 9y′ + 18y = 18·u(t) に従う。系は静止状態(y(0) = 0、y′(0) = 0)から始まり、入力は t ≥ 0 で大きさ 5 のステップ u(t) である。ラプラス変換を用いて出力 y(0.2) を求めよ。
y″ + 9y′ + 18y = 18·u(t) u(t) = 5 y(0) = 0, y′(0) = 0 t = 0.2 s
y(0.2) =
3. ブロック線図 ふつう
プラント G(s) = K/(s(s + 12)) を単位負帰還ループに入れる。閉ループが臨界減衰(等しい 2 つの実数極)になるゲイン K を求めよ。
G(s) = K/(s(s + 12)) 単位負帰還
K =
4. ブロック線図 むずかしい
R(s) + K (s + 2)(s + 7)(s + 8) G(s) C(s) − プラント G(s) = K/((s + 2)(s + 7)(s + 8)) を単位負帰還ループに入れる。 ラウス・フルビッツの安定判別法を用いて、閉ループが安定となる最大のゲイン Kmax を求めよ。
G(s) = K/((s + 2)(s + 7)(s + 8)) 単位負帰還
Kmax =
5. ステップ応答 ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 279/(s² + 4s + 93) で、単位ステップ入力を受ける。 減衰比 ζ を求めよ。
G(s) = 279/(s² + 4s + 93)
ζ =
6. ステップ応答 むずかしい
k = 5000 N/m c = 60 N·s/m m = 0.5 kg F = 100 N x(t) 質量 m = 0.5 kg のおもりが、ばね定数 k = 5000 N/m のばねと粘性ダンパ c = 60 N·s/m にぶら下がっている(m·x″ + c·x′ + k·x = F)。平衡状態で静止しているところに、一定の力 F = 100 N を突然加える。 変位が最大になる時刻 tp を求めよ。
m = 0.5 kg k = 5000 N/m c = 60 N·s/m F = 100 N
tp = s
7. 安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡 ふつう
R(s) + K 1 s(s + 3)(s + 6) C(s) − 図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 3)(s + 6)) です。閉ループが安定となる最大のゲイン Kmax を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 3)(s + 6))
Kmax =
8. 安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡 むずかしい
L(s) = K/(s(s + 6)) の根軌跡を示します。閉ループ極の減衰比が ζ = 0.5 となるゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 6)) ζ = 0.5
K =
9. 定常偏差と PID 制御 ふつう
r(t) = 1t + 20(s + 2) s(s + 1) C(s) − ランプ入力 r(t) = 1t が、G(s) = 20(s + 2)/(s(s + 1)) の単位フィードバックのループに加えられます。定常偏差 ess を求めなさい。
G(s) = 20(s + 2)/(s(s + 1)) r(t) = 1t
ess =
10. 定常偏差と PID 制御 むずかしい
R(s) + 25 + Kd s 10 s(s + 2) C(s) − PD 制御器 C(s) = 25 + Kd ·s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/(s(s + 2)) を制御しています。閉ループの減衰比を ζ = 0.707 にする微分ゲイン Kd を求めなさい。
G(s) = 10/(s(s + 2)) Kp = 25 ζ = 0.707
Kd = s
11. ボード線図と余裕 ふつう
vin R = 4.7 kΩ C = 2.2 nF vout
図の RC ローパスフィルタ は R = 4.7 kΩ, C = 2.2 nF です。150 kHz の正弦波入力が加えられます。 vin に対する vout の位相のずれ φ を度で求めよ。
R = 4.7 kΩ C = 2.2 nF f = 150 kHz
φ = °
12. ボード線図と余裕 むずかしい
|H| (dB) 0.01 0.01 0.1 0.1 1 1 10 10 −60 −40 −20 0 20 40 ω (rad/s) φ (°) ω (rad/s) −180 −135 −90 −45 0 ωc ユニティフィードバック系の開ループ伝達関数は L(s) = 0.7/(s(s + 1)) である。 位相余裕 PM を度で求めよ。
L(s) = 0.7/(s(s + 1))
PM = °